MecSolos1_2020.aula8 Compactacao1

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Curso Engenharia Civil 
 
MECÂNICA DOS SOLOS 1 
AULA 8 Compactação 
 
1. Semestre 2020 
 
Prof. M.e Mário Sérgio Killian 
 
 
 
 
 Mecânica dos solos 1 
 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 a. Definição 
 b. Curva e ensaio de compactação. 
 c. Equipamentos de compactação. 
 
 
 Mecânica dos solos 1 
 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 Construção de taludes rodoviários, ferroviários, barragens de terras, aterros 
para implantação de obras, ou qualquer outras estruturas, o solo deverá ser 
compactado para aumentar seu peso específico. 
 A compactação de um solo aumenta sua resistência, que por sua vez, 
aumenta a resistências das fundações apoiadas nessa superfície. 
 Também reduz os recalques das estruturas, e 
 aumenta a estabilidade dos taludes de aterro. 
 
 Mecânica dos solos 1 
 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
 Compactação de um solo: processo manual ou mecânico que visa reduzir o 
volume de seus vazios e, assim, aumentar sua resistência, tornando-o mais 
estável. 
 
 Trata-se de uma operação simples e de grande importância pelos seus 
consideráveis efeitos sobre a estabilização de maciços terrosos , relacionando-
se, intimamente, com os problemas de pavimentação e barragens de terra 
 
 Mecânica dos solos 1 
 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 A compactação visa melhorar, não só quanto 
 à resistência, mas, também, na: 
permeabilidade, compressibilidade e absorção d'água. 
 
 O aumento do peso específico de um solo, produzido pela compactação, 
depende fundamentalmente da energia dispendida e do teor de umidade do solo. 
 
 Mecânica dos solos 1 
 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 Observe-se que na "compactação" há expulsão de ar, e no 
"adensamento" a expulsão é da água. 
 
 É sabido que a compactação se enquadra na categoria dos problemas 
relativos a "solos não saturados", onde a Mecânica dos Solos se 
depara ainda com dificuldades e, até mesmo, com certa insegurança. 
 
 Mecânica dos solos 1 
 
 A compactação de um solo é a sua densificação por meio de equipamento 
mecânico, geralmente um rolo compactador (até soquetes manuais). 
 
 Solo transportado e depositado num aterro, fica em um estado relativ/ fofo e 
hetereogêneo, portanto, pouco resistente e muito deformável. 
 
 Compactação: Aumentar contato entre os grãos e tornar o aterro mais 
homogêneo. 
 
 
 
 
 Mecânica dos solos 2 
 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
 O tipo de obra e o solo disponível vão ditar o processo de 
compactação a ser empregado, a umidade em que o solo deve se 
encontrar na ocasião e a densidade a ser atingida, com objetivo de 
reduzir futuros recalques, aumentar a rigidez e a resistência do solo, 
reduzir a permeabilidade etc. 
 
 
 
1.COMPACTAÇÃO DO SOLO 
 
 Início da técnica de compactação: eng. Proctor (USA) – 1933 – mostrou 
que aplicando-se uma certa energia de compactação (um certo n. de 
passadas de determinado equipamento no campo ou numero de golpes de 
um soquete sobre o solo contido em um molde) a massa específica 
resultante é função da umidade que o solo estiver. 
 Quando se compacta com umidade baixa – o atrito entre as partículas é muito alto e não 
se consegue significativa redução de vazios. 
1.COMPACTAÇÃO DO SOLO 
 
• Umidades mais elevadas, a água provoca uma certa lubrificação, 
as partículas deslizam entre si, acomodando-se em um arranjo mais 
compacto. 
• Na compactação a quantidade de partículas e 
 água permanecem constantes – o aumento 
 da massa específica corresponde a eliminação de ar dos vazios. 
1. COMPACTAÇÃO DO SOLO 
 
 A partir de um certo teor de umidade, a compactação não consegue mais 
expulsar o ar dos vazios pois o grau de saturação já é elevado e o ar está 
ocluso (envolto por água). 
 
 
 Há, portanto, para energia aplicada, um certo teor de umidade, denominado 
umidade ótima, que conduz a uma massa específica seca máxima, ou 
densidade seca máxima. 
1. COMPACTAÇÃO DO SOLO 
 
 
 Dos trabalhos de Proctor surgiu o Ensaio de Compactação – ENSAIO DE 
PROCTOR – mundialmente padronizado. 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO NORMAL DE COMPACTAÇÃO – Padronizado no Brasil pela 
ABNT NBR 7182/1986. 
 
• Amostra de solo previamente seca ao ar e destorroada. 
• Inicia-se o ensaio , acrescentando água até que o solo fique com cerca 
de 5% de umidade abaixo da umidade ótima. 
• A umidade ótima é geralmente muito próxima e um pouco abaixo do LP. 
 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
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COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO NORMAL DE COMPACTAÇÃO – Padronizado no Brasil pela 
ABNT NBR 7182/1986. 
 
• Cilindro padrão: 10 cm de diâmetro, altura de 12,73 cm, volume de 1000 
cm3. 
• 26 golpes de soquete de massa 2,5 kg caindo de 30,5 
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
• Com os dados obtidos desenha-se a curva de compactação. 
 
• Representa densidade seca x umidade 
 
• Associa-se uma reta aos pontos ascendentes do ramo seco e outra aos pontos 
descendentes do ramo úmido e une-se as duas por uma curva parabólica. 
 
• A curva define uma densidade seca máxima a qual corresponde 
 uma umidade ótima. 
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
 
 
Figura: Curva de compactação 
 obtida em ensaio 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO NORMAL DE COMPACTAÇÃO – ABNT NBR 7182/1986. 
 
• No gráfico do ensaio, pode-se traçar a curva de saturação, que corresponde 
ao lugar geométrico dos valores de umidade e densidade seca, com o solo 
saturado. Da mesma forma pode-se traçar curvas correspondentes a igual 
grau de saturação. 
• A partir da figura, determina-se a equação dessas curvas em função do grau 
de saturação: 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO NORMAL DE COMPACTAÇÃO – ABNT NBR 7182/1986. 
 A partir da figura, determina-se a equação dessas curvas em função do grau de saturação: 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO NORMAL DE COMPACTAÇÃO – ABNT NBR 7182/1986. 
 
 No gráfico do ensaio, as equações determinam famílias de curvas, que 
dependem só da densidade dos sólidos. 
 O solo pode estar em qualquer posição abaixo da pode-se traçar a curva de 
saturação, mas nunca acima dela. 
 Os pontos ótimos das curvas de compactação, situam-se em torno de 80 a 
90% de saturação. 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO NORMAL DE COMPACTAÇÃO – ABNT NBR 7182/1986. 
 
 VALORES TÍPICOS 
 Geralmente, solos argilosos apresentam densidades secas baixas e umidades ótimas elevadas. 
 Argila – densidades secas máximas de 1,5 a 1,4 kg/dm3 – umidades otimas 25 a 30%. 
 
 Siltes – também, com curvas bem abatidas.No gráfico do ensaio, as equações determinam 
famílias de curvas, que dependem só da densidade dos sólidos. 
 
 Areias com pedregulhos, bem-graduadas e pouco argilosas - densidades secas máximas 
elevadas 2 a 2,1 kg/dm3 e umidades ótimas baixas de 9 a 10%. 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO NORMAL DE COMPACTAÇÃO – ABNT NBR 7182/1986. 
 
 VALORES TÍPICOS 
 Areias finas argilosas lateríticas – densidades secas máximas de 1,9 kg/dm3 – umidades 
ótimas 12 a 14%. 
 
 A figura seguinte apresenta resultados de diversos solos. 
 Indicativos, pois há diferença de resultados de amostras. 
 Solos lateríticos tem o ramo ascendente mais íngreme que os residuais e transportados. 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DE SOLOS 
 Introdução 
 
• A compactação é um método de estabilização de solos que se dá por aplicação de 
alguma forma de energia (impacto, vibração, compressão estática ou dinâmica). Seu 
efeito confere ao solo um aumento de seu peso específico e resistência ao 
cisalhamento, e uma diminuição do índice de vazios,permeabilidade e 
compressibilidade. 
 Através do ensaio de compactação é possível obter a correlação entre o teor de 
umidade e o peso específico seco de um solo quando compactado com determinada 
energia. O ensaio mais comum é o de Proctor (Normal, Intermediário ou Modificado), 
que é realizado através de sucessivos impactos de um soquete padronizado na 
amostra. 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DE SOLOS 
 
• 2.Objetivo 
• Proceder a realização do ensaio de compactação tipo Proctor Normal, com a 
reutilização do solo, para a obtenção de sua curva de compactação. 
 
• 3.Equipamentos 
• Os principais equipamentos são: Almofariz e mão com borracha; Peneira no.4 
(4,8mm); Balança; Molde cilíndrico de 1000cm3, com base e colarinho; 
Soquete cilíndrico; Extrator de amostras; Cápsulas para determinação de 
umidade; Estufa. 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DE SOLOS 
 
• 4.Preparação da Amostra 
 
• Toma-se uma certa quantidade de material seco ao ar e faz-se o 
destorroamento até que não haja torrões maiores que 4,8mm; 
- Peneira-se a amostra na peneira no.4 (4,8mm) e em seguida determina-se sua 
umidade higroscópica. 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DE SOLOS 
 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DE SOLOS 
 
 5.Procedimento 
 
• Adiciona-se água à amostra até se verificar uma certa consistência. Deve-se 
atentar para uma perfeita homogeneização da amostra; 
• Compacta-se a amostra no molde cilíndrico em 3 camadas iguais (cada uma 
cobrindo aproximadamente um terço do molde), aplicando-se em cada uma 
delas 25 golpes distribuídos uniformemente sobre a superfície da camada, com 
o soquete caindo de 0,305m; 
• Remove-se o colarinho e a base, aplaina-se a superfície do material à altura 
do molde e pesa-se o conjunto cilindro + solo úmido compactado; 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DE SOLOS 
 
• Retira-se a amostra do molde com auxílio do extrator, e partindo-a ao meio, 
coleta-se uma pequena quantidade para a determinação da umidade; 
• Desmancha-se o material compactado até que possa ser passado pela peneira 
no.4 (4,8mm), misturando-o em seguida ao restante da amostra inicial (para o 
caso de reuso do material); 
• Adiciona-se água à amostra homogeneizando-a (normalmente acrescenta-se 
água numa quantidade da ordem de 2% da massa original de solo, em peso). 
Repete-se o processo pelo menos por mais quatro vezes. 
 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DE SOLOS 
6.Cálculos 
 
• Peso específico úmido: γ = [(Peso Cilindro + Solo Úmido) - (Peso 
Cilindro)]/(Volume Cilindro) 
• Peso específico seco: γd = (γ .100)/(100 + w) 
• Peso específico seco em função do grau de saturação: γd = 
(Sr.γs.γw)/(w.γs+Sr.γw) 
 
• Sr - Grau de saturação 
• w - Umidade 
• γs - Peso específico das partículas sólidas 
• γw - Peso específico da água. 
 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DE SOLOS 
7.Resultados 
 
• Curva de compactação - obtida marcando-se, em ordenadas, valores dos 
pesos específicos secos (γd) e, em abicissas, os teores de umidade 
correspondentes (w); 
• Peso específico seco máximo (γdmáx) - é a ordenada máxima da curva de 
compactação; 
• Umidade ótima (wot) - é o teor de umidade correspondente ao peso 
específico máximo; 
• Curvas de saturação - relaciona o peso específico seco com a umidade, em 
função do grau de Saturação. 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 MÉTODOS ALTERNATIVOS DE COMPACTAÇÃO 
 
 A Norma Brasileira prevê as seguintes alternativas de ensaio: 
 
• ENSAIO SEM REÚSO DO MATERIAL 
• ENSAIO SEM SECAGEM PRÉVIA DO SOLO 
• ENSAIO EM SOLO COM PEDREGULHO 
 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 - ENSAIO SEM REÚSO DO MATERIAL 
 Este ensaio pode ser feito com amostras virgens para cada ponto da curva. 
 Exige maior quantidade de material – resultado mais fiel. 
 
 - ENSAIO SEM SECAGEM PRÉVIA DO SOLO 
 A pré- secagem da amostra influi nas propriedades do solo, dificulta a posterior 
homogeneização da umidade incorporada. 
 Aterro – solo não está na umidade natural, ajusta-se para colocá-lo na umidade especificada. 
 Ensaio feito com sua umidade natural, os pontos da curva são obtidos, alguns com acréscimo 
de água e outros com secagem da amostra. 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 - ENSAIO SEM SECAGEM PRÉVIA DO SOLO 
 O procedimento da norma consiste na redução do teor de umidade em até cerca de 
5% abaixo da umidade ótima, evitando-se assim a secagem total. 
 Apesar de mais representativo, a prática é fazer a pré-secagem, pela padronização 
dos procedimentos de laboratório, supervisão. 
 
 - ENSAIO EM SOLO COM PEDREGULHO 
 Quando há pedregulhos é difícil compactar o solo em um cilindro de 10 cm de 
diâmetro. 
 A comparação dos resultados nos diversos pontos fica comprometida. 
1. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
- ENSAIO EM SOLO COM PEDREGULHO 
 
 Quando há pedregulhos á ser utilizado cilindros maiores de 15,24 cm de 
diâmetro e 11,43 cm de altura, volume de 2,085 cm3. 
 5 camadas, 12 golpes por camada, com um soquete mais pesado e com maior 
altura de queda do que o anterior. Massa de 4,536 kg e altura de queda de 
45,7 cm.